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Höhenexposition induziert hypoxische Präkonditionierung des Herzens

  • S. Tanaka
  • M. Karck
  • G. Steinhoff
  • A. Haverich
Conference paper
Part of the Langenbecks Archiv für Chirurgie book series (DTGESCHIR, volume I/98)

Zusammenfassung

Unter in-vitro Bedingungen läßt sich die Ischämietoleranz des Myokards durch hypoxische Präkonditionierung verbessern. In dieser Studie wurde untersucht, ob Myokard auch unter in vivo Bedingungen durch Hypoxämie intakter Tiere präkonditionierbar ist. Männliche Wistar Ratten (n = 48) wurden in einer Unterdruckkammer für 60 Minuten einem 3000 oder 5000 m Höhe über dem Meeresspiegel entsprechenden Unterdruck ausgesetzt. 30, 150 oder 300 Minuten nach Exposition wurden die Herzen entnommen und im „working-heart“ Modell vor und nach 45-minütiger Globalischämie bei 30 °C normotherm perfundiert. Als Kontrolle wurden Herzen nicht-exponierter Tiere während der präischämischen Perfusion durch einen Zyklus 5-minütiger Globalischämie und Reperfusion ischämisch präkonditioniert (n = 8/Gruppe) oder nicht (n = 8/Gruppe). Postischämisch wurde die Myokardfunktion bestimmt (Aortales Flußvolumen, linksventrikulärer Spitzendruck), die Kreatinkinase-Freisetzung im Koronarsinuseffluat, sowie morphometrisch an gefärbten Serienschnitten der Anteil nicht-reperfundierten Myokards.

Im Vergleich zu nicht-präkonditionierten Kontrollen verbesserte ischämische Präkonditionierung die postischämische Myokardfunktion und reduzierte die Kreatinkinase-Freisetzung. Ein ähnliches Maß an Protektionsverbesserung wurde nach hypoxischer Präkonditionierung durch simulierte Höhenexposition bei 3000 m und einem Zeitintervall von 150 Minuten beobachtet. Eine Verstärkung des Hypoxie-Reizes oder eine Kürzung des Zeitintervalles zwischen Exposition und Perfusion auf 30 Minuten führte dagegen zu einer Reduktion der postischämischen Regeneration. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, daß simulierte Höhenexposition eines intakten Organismus die Ischämieresistenz des Herzens durch hypoxische Präkonditionierung verbessern kann. Die Induzierbarkeit dieses protektiven Effektes hängt jedoch vom Ausmaß des Hypoxie-Reizes und dem Zeitintervall zwischen Hypoxie-Exposition und nachfolgender Ischämie ab.

Induction of hypoxic preconditioning of myocardium by exposure to simulated high altitude

Summary

Under in vitro conditions, the resistance to ischemia may be improved by hypoxic preconditioning. This study was designed to test the hypothesis, that hypoxic preconditioning can also be induced in vivo by exposure of an intact animal to simulated high altitude. Male Wister rats (n = 48) were exposed for 60 minutes to simulated high altitude at 3000 m or 5000 m above sea level in a hypobaric chamber. 30, 150 or 300 min following exposure, hearts were excised and perfused aerobically in the working heart model prior to 45 minutes of global ischemia at 30 °C and subsequent normothermic reperfusion. For control, hearts of unexposed rats were either preconditioned by one cycle of 5 minutes of normothermic ischemia and reperfusion prior to subsequent ischemia or (n = 8) or not (n = 8). Postischemic measurements included functional parameters such as aortic flow, maximum developed left ventricular pressure, creatine kinase leakage from collected samples of the coronary effluent and the morphometric assessment of the area of myocardium at risk.

When compared to non-preconditioning, ischemic preconditioning significantly improved the recovery of aortic flow, left ventricular systolic pressure and reduced the postischemic creatine kinase leakage. Likewise, exposure to a simulated high altitude at 3000 m above sea level significantly improved the recovery of aortic flow and reduced creatinkinase leakage when the time interval between exposure to simulated high altitude and perfusion was set to 150 minutes. Further increase in hypoxic stress (5000 m above sea level) or the reduction of this time interval to 30 minutes reduced postischemic recovery of hearts. The exposure of an intact organism to simulated high altitude can improve the resistance of the heart to ischemia by hypoxic preconditioning. The induction of this beneficial effect depends on the level of hypoxic stress and the time interval between preconditioning and subsequent ischemia.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1998

Authors and Affiliations

  • S. Tanaka
    • 2
  • M. Karck
    • 1
  • G. Steinhoff
    • 1
  • A. Haverich
    • 1
  1. 1.Klinik für Thorax-, Herz- und GefäßchirurgieMedizinische Hochschule HannoverDeutschland
  2. 2.Klinik für Thorax-, Herz- und GefäßchirurgieMedizinische Hochschule HannoverHannoverDeutschland

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